[发明专利]一种基于定常数值计算的泵装置水力稳定性分析方法

摘要

本发明涉及一种泵站水力稳定性的分析方法，特别是对于多工况运行的泵站，属于水利工程泵站技术领域。基于泵装置全流道的三维定常数值计算结果获取出水流道进口断面各点的切向速度；构建了动量参数SM的计算式；采用动量参数SM计算式对出水流道进口断面的切向速度进行求解。本发明方法先进科学，采用该方法可综合比较不同方案泵装置的水力稳定性，避免仅采用泵装置效率作为评价指标的单一性，也解决了采用三维非定常数值计算求解泵装置全流道计算耗时长和对硬件设备要求高的问题，有利于实际泵站的水力稳定性快速分析，节约泵站方案比较的时间周期，达到加快泵站工程方案选择进度的目的，也为不同方案泵装置的优选提供了一种可靠的方法。

主权项

一种基于定常数值计算的泵装置水力稳定性分析方法，其特征是，包括以下步骤：(1)对泵装置全流道进行数学建模，采用计算流体动力学方法对数学模型进行三维定常数值求解，获取多工况时泵装置出水流道进口断面各点的切向速度数值和各点的坐标，切向速度记为：vt；(2)在获取的出水流道进口断面各点的坐标值基础上，通过下列计算式求出ri，即第i个网格节点至出水流道进口断面中心的半径，ri计算式如下：ri=(xi-x0)2+(yi-y0)2]]>式中：xi，yi分别为第i个网格节点的坐标；xo，yo为出水流道进口断面中心的坐标；(3)在考虑进水流道、叶轮及导叶体间的动静干涉相互作用后，出水流道内的水流一方面沿轴向前进，一方面受导叶体出口剩余环量的影响引起旋转而产生进动，可采用当量力矩M予以表示，构建出水流道进口旋流的动量参数SM来定量地表征泵装置整体运行稳定性情况，无因次动量参数SM的表达式为：其中：式中：M为出水流道进口断面的当量力矩；Q为泵装置流量，m3/s；Din为出水流道进口断面直径，m；ρ为水的密度，kg/m3；ri为第i个网格节点至出水流道进口断面中心的半径，m；i为网格节点的编号；vti为第i个网格节点的切向速度；N为网格节点的总数；对泵装置全流道进行三维数值计算，给出出水流道进口断面各网格节点的切向速度和坐标数据，利用步骤(2)求出各网格节点至出水流道进口断面中心的半径，在上述求解结果基础上采用步骤(3)可求出该工况时泵装置的动量参数SM，利用SM的数值分析泵装置整体的水力稳定性。